Tohoku deprem fayı, düzgün bir şekilde kayarak yapışan yamalar ile birlikte karmaşık bir mozaiktir. Depremin tamamı boyunca tüm kırılma ya da kırılsa da, bazı parçalar farklı şekillerde hareket etti. Fayın daha derin bir kısmı hızla kaymış, yüzeye çok yakın olan sığ kısım ise yavaşça kaymıştır.
Japonya Açması, Japonya'nın adalarını taşıyan kıta levhası altına basan Pasifik Okyanusu plakasının bir sonucudur. Aşağı doğru harekete dalma denir.
Yitimin neden olduğu gerilim aniden açığa çıktığında, bir deprem meydana gelir.
Bazı çalışmalara göre, fay boyunca Dünya'nın kabuğunun iki tabakası birbirini 260 feet (80 metre) kadar geriye kaydırdı.
Tohoku depremi deniz tabanını Connecticut'un büyüklüğündeki bir alan üzerinde 30 metre (10 m) kaldırdı.
Deniz suyunun dikey yer değiştirmesi, deprem bölgesinden uzaklaşan tsunaminin nedeniydi.
9,0 Tohoku-Oki depremi, Japonya'yı vurduğu bilinen en güçlü depremdi ve şimdiye kadar kaydedilen beşinci en güçlü depremdi. Deprem binlerce insanı öldüren bir tsunamiyi tetikledi. Fukushima Daiichi nükleer santrali, tsunami selleri tarafından tahrip edildi, bu da çoklu erime ve radyoaktivitenin büyük bir tahliyesine neden oldu.